摘  要：輪胎作為車輛與道路接觸的唯一部件，具有支撐汽車質(zhì)量、提供足夠附著力、緩沖路面沖擊等作用，輪胎性能對車輛動力學具有顯著影響。試驗車先后搭載3款不同品牌但同價位的輪胎，分別進行操縱性、轉(zhuǎn)向性及平順性主觀評價試驗和客觀驗證，從而提出一種封閉場地的車輛動力學輪胎選型主客觀評價試驗方法，為車輛底盤調(diào)教提供方法支撐，也為整車廠輪胎選型提供經(jīng)驗借鑒。

關鍵詞：輪胎；主觀評價；操縱穩(wěn)定性；平順性

汽車操縱穩(wěn)定性的優(yōu)劣直接影響汽車操縱方便性和高速行駛安全性[1-2]。汽車操縱穩(wěn)定性評價是汽車動力學研究中最重要的內(nèi)容之一[3]。輪胎的性能對汽車操縱穩(wěn)定性及平順性有重要影響，不同品牌和型號的輪胎具有不同性能，考慮到成本尋求與車輛性能匹配的輪胎是車型開發(fā)中必須進行的試驗。

1  輪胎性能的影響

輪胎與車輛的性能匹配從兩個方面考慮：汽車方面，包括傳動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和懸架系統(tǒng)；輪胎方面，包括輪胎本身固有的剛性系統(tǒng)和性能。二者匹配的關鍵在于合理匹配，不同汽車應選用不同性能的輪胎[4-5]。同一條輪胎安裝在不同車輛上可能會表現(xiàn)出截然不同的動力學性能，同一輛車裝配不同規(guī)格，甚至相同規(guī)格、不同品牌的輪胎，也會表現(xiàn)出不同的行駛性能，輪胎與汽車的性能匹配是一個綜合多方面因素的復雜系統(tǒng)工程?？傮w來說，影響汽車行駛性能的輪胎動力學性能主要包括與路面的附著性能、滾動阻力、側(cè)偏特性、垂直特性、包封性和振動性等；行駛過程中，汽車的操縱穩(wěn)定性與輪胎的側(cè)偏特性關系最大[6-7]，與輪胎和地面的壓力分布以及輪胎的垂直特性等也有很大關系；汽車的行駛平順性與輪胎的均勻性、振動性、包封性和垂直特性關系較大[8-9]。

輪胎的某一特性可能影響汽車諸多行駛性能。從輪胎力學分析可知，汽車的各項行駛性能最終取決于路面的激勵，激勵通過輪胎與路面之間的相互作用表現(xiàn)出來，只有合適的輪胎匹配才能將汽車良好的性能發(fā)揮出來。輪胎的正確選型、合理裝配和使用，對延長輪胎使用壽命、提高汽車使用性能、降低汽車故障率尤其對提高汽車安全性能具有十分重要意義。

2  輪胎評價條件

2.1  輪胎選取

結(jié)合目標車市場定位，選取3種同價位、不同品牌的輪胎產(chǎn)品作為車型開發(fā)的備選輪胎。輪胎花紋盡量不同，輪胎寬度、扁平比相同，輪胎裝車后氣壓相同，如圖1所示。

（a）品牌1

（b）品牌2

（c）品牌3

圖1  選取3種品牌輪胎

將目前市場上的一款成熟競品車型作為對標車，首先進行對標車輪胎的主觀評價試驗，再分別將3種備選輪胎安裝在對標車上進行主觀評價試驗。

2.2  試驗場地

輪胎評價試驗需在專業(yè)試驗場的長直線、圓形動態(tài)廣場、壞路路面上進行。

2.3  試驗人員

輪胎評價試驗人員需熟悉車輛的性能及結(jié)構(gòu)，擁有豐富的實際駕駛經(jīng)驗，接受過專業(yè)的操穩(wěn)性能評價試驗培訓，評價過程中需多次反復操作認真評價各個項目。

3  輪胎評價規(guī)則

輪胎評價試驗的結(jié)果采用十分制進行判定，具體見表1。

表1  十分制判定規(guī)則

表3  彎道行駛穩(wěn)定性評價結(jié)果

表4  瞬態(tài)穩(wěn)定性評價結(jié)果

由表2～4可知，操穩(wěn)性評價中，品牌1與品牌3總得分相同均為19，品牌2總得分為18，對標車總得分為17.25，目標車總得分為14.50，目標車總得分最低。從表4瞬態(tài)穩(wěn)定性評價得分可以看出，對標車的操縱性欠佳，極限能力偏低，易發(fā)生車輛失控，ESP（Electronic Stability Program，車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)）介入粗暴，線性反饋性能差；目標車操穩(wěn)性能差，穩(wěn)定域度非常低，無法進行高速操穩(wěn)操作。從表2直行所表現(xiàn)出的特性評價得分及表4穩(wěn)定性評價得分可以看出，品牌2駕駛感覺偏軟，駕駛感信心欠佳。

5.2  轉(zhuǎn)向性評價

車輛轉(zhuǎn)向性評價項目的各評價指標及搭載不同品牌輪胎的車輛評價結(jié)果見表5～8。

表5  轉(zhuǎn)向輕便性評價結(jié)果

表6  中心區(qū)范圍內(nèi)轉(zhuǎn)向特性評價結(jié)果

表7  轉(zhuǎn)彎控制能力評價結(jié)果

表8  轉(zhuǎn)向系統(tǒng)干擾評價結(jié)果

由表5～8可知，轉(zhuǎn)向性評價中，品牌2總得分為27.25，品牌3總得分為26.5，品牌1總得分為25.5，對標車總得分為28，目標車總得分為19.75，目標車總得分最低。對標車轉(zhuǎn)向性能較好，在所有評價項目中均得分最高。從表6中心區(qū)范圍內(nèi)轉(zhuǎn)向特性評價得分及表7轉(zhuǎn)彎控制能力評價得分可以看出，目標車在中心區(qū)及轉(zhuǎn)彎控制過程中問題嚴重，自動回正能力差，轉(zhuǎn)向力矩反饋差，需重新進行設計、優(yōu)化及調(diào)校。

5.3  平順性評價

車輛平順性評價項目的各評價指標及搭載不同品牌輪胎的車輛評價結(jié)果見表9～11。

表9  連續(xù)平滑路面平順性表現(xiàn)評價結(jié)果

表10  連續(xù)粗糙路面平順性表現(xiàn)評價結(jié)果

表11  大幅度激勵路面平順性表現(xiàn)評價結(jié)果

由表9～11可知，平順性評價中，品牌3總得分為19，品牌1總得分為18，品牌2總得分為15.5，對標車總得分為16，目標車總得分為19.5，目標車總得分最高。從表10連續(xù)粗糙路面平順性表現(xiàn)評價得分及表11大幅度激勵路面平順性表現(xiàn)評價得分可以看出，對標車平順性欠佳，對激勵的吸收較差，車身動作較多，俯仰幅值較大。

5.4  評價結(jié)果匯總

綜上，搭載不同品牌輪胎的車輛的各評價項目的結(jié)果見表12。

表12  評價結(jié)果匯總

由表12可知，在輪胎操穩(wěn)性方面，品牌3與品牌1相當，均優(yōu)于品牌2；在輪胎轉(zhuǎn)向性方面，品牌2優(yōu)于品牌3，品牌3優(yōu)于品牌1；在輪胎平順性方面，品牌3優(yōu)于品牌1，品牌1優(yōu)于品牌2。建議目標車采用品牌3輪胎，其操穩(wěn)性和平順性與品牌1相差不大，可以作為調(diào)校基礎，雖然品牌2的轉(zhuǎn)向性較好，但品牌3可以通過EPS進行優(yōu)化，而品牌2的平順性缺陷很難通過調(diào)校彌補。

6  輪胎評價結(jié)果的試驗驗證

針對上述評價結(jié)果，將品牌3輪胎安裝到對標車上進行操穩(wěn)客觀驗證試驗，試驗項目包括穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)性能試驗、轉(zhuǎn)向輕便性試驗、蛇形試驗以及中心區(qū)試驗，試驗結(jié)果如圖2～5所示。

（a）轉(zhuǎn)向半徑與側(cè)向加速度的關系

（b）轉(zhuǎn)向半徑比與側(cè)向加速度的關系

（c）側(cè)偏角與側(cè)向加速度的關系

（d）側(cè)傾角與側(cè)向加速度的關系

圖2  穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)性能試驗

由圖2可知，品牌3輪胎穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗中，中心點轉(zhuǎn)向的側(cè)向加速度過渡均勻，且中性轉(zhuǎn)向為小幅不足轉(zhuǎn)向，同時車身側(cè)傾穩(wěn)定性良好。

圖3  轉(zhuǎn)向輕便性試驗

由圖3可知，品牌3輪胎轉(zhuǎn)向輕便性試驗中，車輛低速轉(zhuǎn)向過程力矩反饋適中且均勻。

圖4  蛇形試驗

由圖4可知，品牌3輪胎蛇形試驗中，不同車速的平均橫擺角速度與車速成線性關系。

圖5  轉(zhuǎn)向盤力矩與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角關系（中心區(qū)操縱穩(wěn)定性）

由圖5可知，品牌3輪胎中心區(qū)試驗中，遲滯區(qū)的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)向盤力矩平均增益過渡良好。

綜上，品牌3輪胎客觀驗證試驗結(jié)果與主觀評價結(jié)果吻合，建議采用品牌3輪胎作為車型開發(fā)備選輪胎。

7  結(jié)束語

本文介紹車型開發(fā)前期輪胎選型的主客觀試驗方法，包括輪胎品牌選取、試驗場地和人員選擇、試驗項目和計算方法等，為車型底盤調(diào)教提供方法參考，也為整車廠輪胎選型提供經(jīng)驗借鑒。

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